DD155330A5 - Verfahren zur rueckgewinnung nichtfluechtiger metallen aus staubfoermigen einsatzmaterial - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Rueckgewinnung nichtfluechtiger Metalle aus staubfoermigen Einsatzmaterial, welches Metalloxide enthaelt,durch Anwendung des Verfahrens der Verhuettung von feinkoernigen Metallerzen als Einsatzmaterial in einem mit einem festen Reduktionsmittel gefuellten, beheizten Reaktor. Ziel ist, den Umweltschutz zu verbessern und Metalle durch Verwertung des Abfallstaubes zurueckzugewinnen. Aufgabengemaess finden als Einsatzmaterial die staubfoermigen Substanzen Verwendung, die beim Refining von Metallschmelzen abgeschieden werden. Erfindungsgemaess wird die Reduktionszone mit Hilfe von zumindest einem Plasmabrenner erzeugt und aufrechterhalten sowie das staubfoermige Einsatzmaterial im Bereich des Plasmabrenners eingeblasen und augenblicklich reduziert sowie geschmolzen.

Description

Berlin, den 2· 4. 1981

AP C22B/226 094 53 456/26

Verfahren zur Rückgewinnung nichtflüchtiger Metalle aus staubförmig ein Einsatzmaterial

Anwendungsgebiet' der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung nichtflüchtiger Metalle aus staubförmigem Einsatzmaterial, welches Metalloxide, insbesondere Chromoxide, enthält·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Erfindung geht aus von einem bekannten Verfahren zur Ver?, tung von feinkörnigen Metallerzen als Einsatzmaterial, in einem mit einem festen Reduktionsmittel gefüllten, beheizten Reaktor, wobei das Einsatzmaterial mit einem Trägergas in einen unteren Reaktorteil eingeblasen sowie durch eine Reduktionszone im unteren Reaktorteil hindurchgeführt und dabei flüssiges Metall unten aus dem Reaktor abgezogen wird.

Dieses bekannte Verfahren (DE-PS 2 403 780, US-PS 4 072 504) ist für die Verhüttung von Metallerzen, insbesondere Eisenerzen, geeignet und bestimmt,- wobei die Erze feinkörnig aufbereitet und vorreduziert in den Reaktor eingeblasen und in der Reduktionszone reduzierend eingeschmolzen werden_o Der Reaktor ist als Schachtofen ausgebildete Das Einblasen erfolgt mit Hilfe von Düsen, denen gleichzeitig Sauerstoff und gasförmige Kohlenwasserstoffe zugeführt werden, und die so als Brenner funktionieren. Die Vorreduktion ist aufwendig. Sie muß in einer besonderen Vorreduktionsanlage, z, B₀ in einem. Wirbelbett, einstufig oder mehrstufig erfolgen» Die Rückgewinnung nichtflüchtiger Metalle- aus staubförmigen Substanzen, die Zo B₀ bei der Reinigung entsprechender Abgabe per Elektrofilter anfallen, ist mit den bekannten Maßnah-

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nahmen nicht möglich» Auch lassen sich solche staubförmigen Substanzen kaum oder nur mit sehr großem Aufwand vcrreduzieda sie z· B» aus einem Wirbelbett ausgetragen würden«,

Andererseits fallen beim Refining von Metallschmelzen nach herkömmlichen Verfahren in beachtlichem Maße Metalloxide in Form solcher staubförmigen Substanzen an* Allein in den nordischen Ländern entstehen auf diese Weise etwa 50 000 bis 60 000 t pro "Jahr« . Je nach dem Refining-Prozeß enthalten diese staubförmigen Substanzen in beachtlichem Maße Chromoxide β Diese staubförmigen Substanzen st-ellfcen, selbst nachdem sie aus den Abgasen entfernt wurden, lange '.Zeit ein großes Problem im Hinblick auf den Umweltschutz dar, da sie beträchtliche.Mengen an Schwermetallen und auch an giftigen Chromverbindungen mitführen. Bisher wurden diese staubförmigen Substanzen als Abfall auf Halde gekippt, da keine technisch oder wirtschaftlich vertretbaren Verfahren zur Aufbereitung und Metallrückgewinnung bekannt waren.

Ziel der Erfindung ist es, den Umweltschutz zu verbessern und- Metalle durch Verwertung des Abfallstaubes zurückzugewinnen«

Darlegung; des ,Wesens.,^Qr^^rfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Anwendung des eingangs beschriebenen bekannten Verfahrens aus staub« förmigem Binsatzmaterial ohne Vorreduktion nichtflüchtige Metalle zu gewinnen, wobei als Binsatzmaterial insbesondere die staubförmigen Substanzen Verwendung finden, die beim · .Refining von Metallschmelzen durch Abgasfilter oder dgl« aus den Abgasen abgeschieden werden»'

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch die Anwendung des Verfahrens· der Verhüttung von feinkörnigen Metallerzen als Einsatzmaterial in einem mit einem festen Reduktionsmittel gefüllten, beheizten Reaktor, wobei das Einsatzmaterial mit einem Trägergas in einen unteren Reaktorteil eingeblasen sowie durch eine Redüktionszone im unteren Reaktorteil hindurchgeführt und dabei flüssiges Metall unten aus dem Reaktor abgezogen wird, auf die Rückgewinnung von nichtflüchtigen Metallen aus einem staubförmigen Einsatzmaterial, welches Metalloxide, insbesondere Chromoxide, enthält, die Reduktionsζone mit Hilfe von zumindest einem am unteren Reaktorteil angeordneten Plasmabrenner erzeugt und aufrechterhalten und das staubförmige Einsatzmaterial im Bereich des Plasmabrenners oder der Plasmabrenner eingeblasen und augenblicklich reduziert sowie geschmolzen wird. Als Plasmabrenner werden hier Lichtbogendüsenbrenner bezeichnet, aus denen ein Plasmastrahl mit hoher Temperatur austritt, wobei in den Plasmastrahl pulverförmiges Material eingeblasen werden kann (Lueger, Bd. 16, Lexikon der Verfahrenstechnik, Stuttgart, 1970, S. 302, 303).

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das geschmolzene Produkt im Reaktor auf einer Temperatur von etwa 1500 bis 1650 ⁰C gehalten, wobei dem staubförmigen Einsatzmaterial zusätzlich Kohlenstoff oder Kohlenwasserstoffe beigemischt werden· Zusätzlich sind auch noch Schlackenbildner beimischbar. Mit Hilfe von aus dem Reaktor abgezogenen Reaktionsgas (Gichtgas) kann das Einsatzmaterial in die Reduktionsζone eingeblasen werden. Dieses Reaktionsgas ist dem Plasmabrenner als Plasmagas zuführbar.

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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann Abfallstaub erstmals zu wirtschaftlich vertretbaren Bedingungen verarbeitet werden» Dadurch löst die Erfindung nicht nur das durch Lagerung giftiger Abfälle entstehende Problem der Umweltbelastung, sondern gleichzeitig können im Abfallstaub vorhandene Metalle, insbesondere Chronij Nickel und Molybdän, einer weiteren Verwendung wieder augeführt werden. .

Die.Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Verfahrensschemas näher erläutert.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Verfahrensschema ist ein Schachtofen oder Reaktor 1 vorgesehen, welcher über einen gasdichten Gichtverschluß 2 mit einem festen Reduktionsmittel, wie beispielsweise Koks, beschickt wird* Die Temperatur im Reaktor 1 wird mittels eines oder mehrerer Plasmabrenner 3 gesteuerte

Der zu verarbeitende Staub, d_e tu das staubförmige Einsatzmaterial, wird in den unteren Teil des Reaktors 1 unmittelbar vor dem Plasmabrenner 3 bzw* den Plasmabrennern 3 mit Hilfe eines Trägergases durch die Leitung 4 eingeblasen. Der bzw» die Plasmabrenner 3 ist bzw«, sind dabei an eine Speiseleitung 5 für ein Fördermedium (Plasmagas) für die Wärme energie angeschlossene

Ein Teil des im Reaktor 1 erzeugten Reaktionsgases wird aufgefangen und als Trägergas bzw. als Plasmagas verwendet» ' Dieses Reaktionsgas verläßt den Reaktor 1 über einen Auslaß 6 und wird dann zweckmäßigerweise durch einen Wärmetauscher 7 geleitet, um seine Temperatur zu steuern» Bei dem dargestellten Verfahrensschema werden etwa 20 % des durch

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den Wärmetauscher 7 hindurchströmenden Reaktionsgases als Trägergas und Piasinagas über eine Gasreinigungseinrichtung 8, ein anschließendes Gebläse und eventuell einen Kompressor 9 wieder dem Kreislauf zugeführt. Die restlichen 80 % des den Wärmetauscher 7 verlassenden Reaktionsgases, welches Kohlenmonoxid "und Wasserstoff enthält, können für andere Zwecke, beispielsweise zur Erzeugung von Elektrizität, verwendet werden.

Die Leitung 4 für das Trägergas ist derart angeordnet, daß sie mit einer Beschickungsvorrichtung 10, die beispielsweise pneumatisch betätigt ist, zusammenwirkt und an eine Beschickungsrinne 11 angeschlossen ist, die ihrerseits mit drei Speicherbehältern 12; 13; 14 zusammenwirkt, welche das staubförmige Einsatzmaterial bzw. Kohlepulver und Schlackenbildner enthalten.

Wenn der Staub in den Reaktor 1 eingeblasen wird, wird er dort im wesentlichen augenblicklich reduziert, und es erfolgt im unteren Teil des Reaktors 1 die Schmelzung. Die Schmelze läuft zum Boden des Reaktors 1 und wird von dort über einen Abstichkanal 15 entfernt, während die Schlacke kontinuierlich oder intermittierend über einen Abstichkanal 16 entfernt wird,

Erfindungsgemäß kann die gewünschte Temperatur in der Reduktionszone des Reaktors 1, welche zwischen 1500 und 16OO ⁰C liegt, ohne Schwierigkeiten mittels eines Plasmabrenners gesteuert werden. Der Reaktor 1 und das Koksbett 17 können in diesem Pail derart dimensioniert werden, daß das die Metalloxide enthaltende staubförmige Einsatzmaterial im unteren Teil des heißen Koksbettes 17 festgehalten wird und das den Reaktor 1 verlassende Gas aus einer Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht.

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   6. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5» gekennzeichnet dadurchj daß aus dem Reaktor (1) abgezogenes Reaktionsgas (Gichtgas) dem Plasmabrenner (3) als Plasmagas zugeführt wird β

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